JP2020529523A

JP2020529523A - 表面が機能化されたポリマーオブジェクト及びその製造方法

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Publication number: JP2020529523A
Application number: JP2019571058A
Authority: JP
Inventors: アンドレアスレントライン，; アクセルトーマスネッフェ，; ポールヤコブホメス−シャットマン，; チュアンチャオチャン，
Original assignee: ヘルムホルツ−ツェントルムゲーストハハトツェントルムフュアーマテリアルウントキュステンフォルシュンクゲーエムベーハー
Priority date: 2017-09-28
Filing date: 2018-09-26
Publication date: 2020-10-08
Anticipated expiration: 2038-09-26
Also published as: WO2019063627A1; US20200172688A1; EP3628050A1; CN110832016A; US11618980B2; EP3461857A1; JP6963638B2

Abstract

本発明は、表面が機能化されたポリマーオブジェクト（１０）であって、第一のコモノマー由来の構成ユニット及び第二のコモノマー由来の構成ユニットを含有するコポリマーを含み、前記第一のコモノマーはL−ラクチド及びD−ラクチドから選択され、オリゴ（L−ラクチド）又はオリゴ（D−ラクチド）シークエンスを前記コポリマー内で形成しており、前記コポリマーは、実質的にランダム、部分的なブロック構造を有しており、（ラクチド−第二のコモノマー）ダイアドに対する（ラクチド−ラクチド）−ダイアドのダイアド比が２．０：１以上である、バルク材料（１１）と、前記バルク材料の表面に配置され、機能化種及び前記機能化種に共有結合された少なくとも一鎖のポリ（D−ラクチド）又はポリ（L−ラクチド）を含み、前記少なくとも一鎖は、前記コポリマー中に含まれるオリゴ（L−ラクチド）シークエンス又はオリゴ（D−ラクチド）シークエンスとは異っている、表面層（１２）と、を含み、前記表面層（１２）は、前記バルク材料（１１）に、前記機能化種のポリ（D−ラクチド）鎖と前記コポリマー内に含有されるオリゴ（L−ラクチド）シークエンスの間に形成されたステレオコンプレックスを介して結合しているか、前記機能化種のポリ（L−ラクチド）鎖と前記コポリマー内に含有される前記オリゴ（D−ラクチド）シークエンスの間に形成されたステレオコンプレックスを介して結合している、表面が機能化されたポリマーオブジェクトが提供される。表面が機能化されたポリマーオブジェクトは、同軸電界紡糸により１つの工程で製造できる。【選択図】図１Ｂ

Description

＜関連出願＞
本発明に至る研究は、助成金契約番号604049の下で、欧州連合第７フレームワークプログラムFP7/2007-2013から資金提供を受けている。

本発明は、ポリマーバルク材料及び機能化表面層を含む、表面が機能化されたポリマーオブジェクトに関する。本発明は、更に、多孔性の、表面が機能化されたオブジェクトを電界紡糸により製造する方法に関する。

通常、ポリマーは、対象用途又はその加工性に従って、ポリマーの物理的又は化学的バルク物性により選択される。しかしながら、多くの場合、それぞれの用途に応じてそのポリマーの有していない特定の表面特性が要求される。例えば、医薬用途においては血液適合性が要求され得る。ここで、バルク材料に所望の表面特性を付与する表面機能化が適用される。機能化は、使用条件において安定でなくてはならない。

バルク材料は、当該バルク材料をデバイスに加工した後に、後処理工程において表面改質を施してもよい。後処理アプローチは、様々な種類の機能化を可能にするが、追加の工程を必要とする。他方、他のアプローチでは、製造工程において表面機能化を統合するため、工程の数を削減しているが、柔軟性が制限される可能性がある。

多くの表面機能化が、機能化化合物を表面に共有結合させることに基づいている。共有結合による機能化は、通常追加の工程を含む後処理方法により実行されなければならない。さらに、共有結合に必要な化学反応は、材料の表面やバルク特性について所望でない変化を引き起こす可能性がある。材料の生分解を伴う医療用途の場合、共有結合修飾は、材料に必要な医学承認のための多額の投資につながる。

純粋な物理吸着、例えば疎水性／疎水性相互作用による非共有結合性機能化も、知られている。しかしながら、長期的には、物理吸着された種は必ず表面から離れる。親水性又は水溶性の化合物、例えばRGD−ペプチド又はタンパク質を表面への細胞接着に使用する場合、生理的条件においては数分又は数時間という比較的速い放出が見られる。

表面又は境界面においてのポリ（D−ラクチド）（PDLA）とポリ（L−ラクチド）（PLLA）との間のステレオコンプレックスの形成は、表面の粗さ又は親水性を調整するために使用されてきた（Recent advances in stereocomplexation of enantiomeric PLA-based copolymers and applications, Zibiao Li, Beng Hoon Tan, Tingting Lin, Chaobin He, Progress in Polymer Science, 2016, Vol. 62, p. 22-72）。あるケースにおいては、このような超分子相互作用に基づく表面の生物学的機能化が報告されている（Polymers 2011, Vol. 3, 820-832）。ここにおいて、電界紡糸されたPLLAの多孔性チューブは、ペプチドのN末端に結合され、PLLAとステレオコンプレックスを形成したオリゴ（D−ラクチド）−リンカーを介してペプチドにより機能化された。さらに、機能化されたチューブの人工神経チャネルとしての適合性が調査された。

しかしながら、次の理由により、前述のアプローチは医療用途での適合性が限られていた。PLLAのガラス転移温度Tgは、５０及び６０℃の間である。従って、PLLAは生理的温度においては弾性が低く、バルク材料としては、非常に高い弾性率（E−モジュラス）をGPaの範囲に有する。従って、PLLAは、生理的条件下における医療用途で高い弾性、低いEモジュラス、及び高い形状安定性が不可欠である場合には適切ではない。さらに、前述のポリマー（例えばPLLA）及び機能化種（例えばペプチド）の混合溶液を用いる電界紡糸の方法では、ポリマーナノ−又はミクロ繊維の完全な断面に渡る機能化種の分布が多少低くなる。特に低い混合比では、ポリマー繊維の表面に配置される機能化種の割合は非常に低くなり、そのため環境との相互作用に供される機能化種の割合も低くなる。機能化種の混合比を高くすると、しかしながら、ポリマー繊維の物理的特性の強い変化をもたらす。

従って、表面が機能化されたオブジェクト、例えば繊維又はフィルムに関して、前述の問題を克服して医療用途における使用に適したものが求められている。オブジェクトの機能化は、生理的条件下において安定でなければならない。理想的には、オブジェクトは、使用される温度において高い弾性と低い弾性率を有している。そのような表面が機能化されたポリマーオブジェクトを製造するための実現可能なプロセスを提供するという要求もある。

これらの目的は、独立請求項に規定される表面が機能化されたポリマーオブジェクト及びその製造方法により少なくとも部分的に解決される。本発明のさらなる実施形態は、従属項の主題である。

本発明に係る表面が機能化されたポリマーオブジェクトは、
第一のコモノマー由来の構成ユニット及び第二のコモノマー由来の構成ユニットを含有するコポリマー（又は他のポリマーとの混合物）を含み、前記第一のコモノマーはL−ラクチド及びD−ラクチドから選択され、オリゴ（L−ラクチド）又はオリゴ（D−ラクチド）シークエンスを前記コポリマー内で形成しており、前記コポリマーは、実質的にランダム、部分的なブロック構造を有しており、（ラクチド−第二のコモノマー）ダイアドに対する（ラクチド−ラクチド）−ダイアドのダイアド比が少なくとも２．０：１である、バルク材料と、
前記バルク材料の表面に配置され、機能化種及び前記機能化種に共有結合された少なくとも一鎖のポリ（D−ラクチド）又はポリ（L−ラクチド）を含み、前記少なくとも一鎖は、オリゴ（L−ラクチド）セグメントがコポリマー中に存在する場合にはポリ（D−ラクチド）であり、オリゴ（D−ラクチド）セグメントがコポリマー中に存在する場合には（L−ラクチド）である、表面層と、を含むか、これらからなり、
前記表面層は、前記バルク材料に、前記機能化種の前記ポリ（D−ラクチド）鎖と前記コポリマー内に含有される前記オリゴ（L−ラクチド）シークエンスの間に形成されたステレオコンプレックスを介して結合しているか、前記機能化種の前記ポリ（L−ラクチド）鎖と前記コポリマー内に含有される前記オリゴ（D−ラクチド）シークエンスの間に形成されたステレオコンプレックスを介して結合している、
表面が機能化されたポリマーオブジェクトである。

本発明によれば、バルク材料は、オリゴ（L−ラクチド）（オリゴ−LLA）又はオリゴ（D−ラクチド）（オリゴ−DLA）のいずれかのシークエンス及び第二のコモノマーを有するラクチド−ベースのコポリマーを含む。コポリマー中に第二のコモノマーが存在しているため、その弾性特性をオブジェクトの対象用途に応じて調節することができる。より具体的には、例えば第二のコモノマーがε−カプロラクトン（CL）である場合には、コモノマーによって、コポリマーのガラス転移温度が所望の用途における使用温度より十分低く、特に２０℃より十分低くなるように調節することができる。このようにして、コポリマーが室温において弾性を有するように調節することができる。

さらに、製造中にポリ（D−ラクチド）又はポリ（L−ラクチド）の少なくとも一つの鎖が共有結合している機能化分子をコポリマーを含むバルク材料に接触させると、コポリマーのオリゴ−LLAシークエンスと機能化種のPDLA鎖の間又はコポリマーのオリゴ−DLAシークエンスと機能化種のPLLA鎖との間のステレオコンプレックスが容易に形成される。ラクチド（LA）の二つのステレオアイソマーの間のオリゴ−LLA/PDLA又はオリゴ−DLA/PLLAの対の形態を有するステレオコンプレックスは、バルク材料と機能化種との間の物理的（非共有結合）結合として機能する結晶を形成する。結晶は、１８０℃以上の融点を有し、材料が生理的環境において材料が分解するまでの期間安定である。非共有結合であるものの、結合の安定性は共有結合のものと近似している。

本発明に係る表面が機能化されたポリマーオブジェクトは、以下の特性を有する：
・生理的条件を含む広い温度範囲に渡る表面機能化の結合の高い強度及び安定性
・表面機能化は、製造プロセスに統合することができ、追加の工程を必要としない
・弾性特性（破断伸び、弾性率、形状の安定性）を、バルク材料のコポリマー中の第二のコモノマーユニットの種類及び量によって調節できる
・多種類の機能化種が入手可能
・生分解性／加水分解性
・高い生物的適合性

本発明の別の側面は、本発明に係る表面が機能化されたポリマーオブジェクトの製造方法に関する。当該方法は、以下を含む：
第一のコモノマー及び第二のコモノマーに由来するコポリマー（又は他のポリマーとの混合物）の第一の溶液を調製し、ここで、前記第一のコモノマーはL−ラクチド及びD−ラクチドから選択され、オリゴ（L−ラクチド）又はオリゴ（D−ラクチド）シークエンスを前記コポリマー内で形成しており；
少なくとも一鎖のポリ（D−ラクチド）又はポリ（L−ラクチド）が共有結合している機能化種の第二の溶液を調製し；
前記第一の溶液と第二の溶液を同軸電界紡糸に処して前記コポリマーのコア及び前記機能化分子の表面層を有する繊維を製造する。

従って、別個の溶液からの同軸電界紡糸によって、表面が機能化されたオブジェクトが、ここではポリマーナノ−又はマイクロ繊維を含む多孔性の足場という形態で、一つの工程から製造できる。バルク材料と機能化種との間のステレオコンプレックスは、溶媒の蒸発により、又はPLAのTg（＞５０℃）より高い温度で電界紡糸された足場をアニールすることで容易に形成される。機能化種はポリマー繊維の外表面に結合されているため、環境との相互作用に非常に利用しやすい。このようにして製造された表面が機能化された繊維は、繊維によって構築された不織性繊維構造を形成するように堆積されてもよい。

本発明のさらなる実施形態は、従属項の主題である。

特段の明示がない限り、本特許請求の範囲、明細書又はは図面に開示された本発明のさまざまな実施形態は、互いに組み合わせることができる。

本発明は、実施例により、より詳細に説明される。図面は以下を開示する。
本発明の実施形態に係る表面が機能化されたポリマーオブジェクトの断面である。A：表面が機能化されたフィルム、B：表面が機能化された繊維ゼラチンのPDLA機能化［９５：５ w/w ［P（LLA−co−CL）６７／３３］＋PDLA−１６k]の内部コアとPDLA機能化されたゼラチンの薄い外層からなるポリマーブレンド繊維を含む同軸電界紡糸されたパッチの走査型電子顕微鏡（SEM）画像電界紡糸された［９５：５ w/w ［P（LLA−co−CL）６７／３３］＋PDLA−１６k]ブレンド、及び同軸電界紡糸された［９５：５ w/w ［P（LLA−co−CL）６７／３３］＋PDLA−１６k]とPDLA−機能化されたゼラチンのブレンドのATR-FTIRスペクトル同軸電界紡糸された［９５：５ w/w ［P（LLA−co−CL）６７／３３］＋PDLA−１６k]とPDLA−機能化されたゼラチンのブレンドのWAXS回折パターンサンプルの抽出物（３７℃で７２時間の細胞培養培地でのサンプルのインキュベーション）および希釈サンプル抽出物を使用した、ポリスチレン上の細胞培養培地（ネガティブコントロール、ポジティブコントロール）での細胞増殖の４８時間後のL９２９細胞の生存率;フルオレセイン二酢酸（FDA）およびヨウ化プロピジウム染色;は±標準偏差を意味する。純粋な培地（A、B、ネガティブコントロール）で培養してから４８時間後のL９２９細胞とサンプルの７２時間後の抽出物（E、F、未希釈）；陽性対照（C、D）。透過型位相差顕微鏡、一次倍率１０倍（A、C、E）及び２０倍（B、D、F）；１００μｍを表すスケールバー L９２９細胞を純粋な培地（ネガティブコントロール）とサンプルの72時間抽出物で培養してから４８時間後の、細胞外液中の乳酸脱水素酵素（LDH）活性及び細胞のミトコンドリア活性。陽性対照（１ｍＭ CuCl₂又は細胞溶解液を含む培地）；平均±標準偏差、ｎ＝４

本発明は、表面が機能化されたポリマーオブジェクトを提供する。当該オブジェクトは、
第一のコモノマー由来の構成ユニット及び第二のコモノマー由来の構成ユニットを含有するコポリマーを含み、前記第一のコモノマーはL−ラクチド及びD−ラクチドから選択され、オリゴ（L−ラクチド）又はオリゴ（D−ラクチド）シークエンスを前記コポリマー内で形成しており、前記コポリマーは、実質的にランダム、部分的なブロック構造を有しており、（ラクチド−第二のコモノマー）ダイアドに対する（ラクチド−ラクチド）−ダイアドのダイアド比が少なくとも２．０：１である、バルク材料と、
前記バルク材料の表面に配置され、機能化種及び前記機能化種に共有結合された少なくとも一鎖のポリ（D−ラクチド）又はポリ（L−ラクチド）を含み、前記少なくとも一鎖は、オリゴ（L−ラクチド）セグメントがコポリマー中に存在する場合にはポリ（D−ラクチド）であり、前記一鎖は、オリゴ（D−ラクチド）セグメントがコポリマー中に存在する場合には（L−ラクチド）からのものである、表面層と、を含むか、これらからなり、
前記表面層は、前記バルク材料に、前記機能化種の前記ポリ（D−ラクチド）鎖と前記コポリマー内に含有される前記オリゴ（L−ラクチド）シークエンスの間に形成されたステレオコンプレックスを介して結合しているか、前記機能化種の前記ポリ（L−ラクチド）鎖と前記コポリマー内に含有される前記オリゴ（D−ラクチド）シークエンスの間に形成されたステレオコンプレックスを介して結合している、
表面が機能化されたポリマーオブジェクトである。

バルク材料中のL−ラクチド由来の構成ユニットとD−ラクチド由来の構成ユニットの組み合わせと、表面層中のそれは、バルク材料中又は表面層中に存在するポリ（L−ラクチド）（PLLA）のシークエンスと、表面層中又はバルク材料中に存在するポリ（D−ラクチド）（PDLA）の相補シークエンス間のステレオコンプレックスの形成を可能にする。ステレオコンプレックスは、物理的（非共有）結合として機能する安定な結晶を境界インターフェースに形成する。

機能化種

機能化種は、所望の物性をバルク材料の表面に付与する化合物である。オブジェクトの用途に応じて、典型的な所望の表面物性には、親水性、疎水性、疎油性、血液適合性、細胞無毒性等が含まれる。種は、これらの物性により選択される。表面に異なる物性を付与するために、二つ以上の機能化種を表面層で組み合わせても良い。

表面層の機能化種はマクロ分子（高分子量分子）又は低分子量分子であり得る。典型的には、マクロ分子は５kDa以上の分子量を有する。マクロ分子は、一つ以上の繰り返しユニットから構築されるポリマーであり得る。ポリマーは、合成ポリマー又はバイオポリマーであり得、直鎖状、分岐状、又は多分岐状構造を有し得る。バイオポリマーは、タンパク質（例えば、ゼラチン、コラーゲン、ラミニン、フィブロネクチン、フィブリノゲン等）、多糖類（ヒアルロン酸、コンドロイチン硫酸、ヘパリン、ヘパラン硫酸、ケラチン硫酸等）、糖タンパク質、プロテオグリカン、ポリヌクレオチド、リグニン、炭化水素等から選択され得る。合成ポリマーは、官能基を末端及び／又は側鎖として有するものを含む。合成ポリマーの例には、ポリエチレングリコール又はポリグリセロール系のものが含まれる。同様に、低分子量分子は合成有機分子又はバイオ分子であり得る。低分子量分子の典型的な種類は、薬剤、短いペプチド（２０以下のアミノ酸）、染料、ラベル等を含む。

機能化種は、共有結合により（すなわち、化学結合を介して）少なくとも一つのポリラクチド鎖（PLLA又はPDLAのいずれか）で機能化されている。機能化種のポリラクチド鎖の目的は、バルク材料に含まれるコポリマーのオリゴラクチドシークエンスとステレオコンプレックスを形成することである。従って、機能化種のポリラクチド鎖は、ポリ（D−ラクチド）及びポリ（L−ラクチド）から、ラクチド鎖がバルク材料に対して相補的な異性体が含まれるように選択される。より具体的には、バルク材料のコポリマーがL−ラクチド由来の構成ユニットを含有する場合、機能化種はポリ（D−ラクチド）鎖により機能化された機能化種である。バルク材料のコポリマーがD−ラクチド由来の構成ユニットを含有する場合、機能化種はポリ（L−ラクチド）鎖により機能化された機能化種である。

好ましい実施形態において、機能化種は二つ以上の鎖のポリ（D−ラクチド）又はポリ（L−ラクチド）が共有結合されている。種に一つより多くのポリラクチド鎖が付与されている場合、表面層のバルク材料への付着の安定性が向上する。特に、機能化種としてマクロ分子が用いられる場合、複数のポリラクチド鎖による共有結合で機能化することが好ましい。

しかしながら、本発明は、一つのポリラクチド−修飾による機能化種をも包含している。これは特に、小さい低分子量分子におけるものである。

本発明を記載する目的のために、用語「ポリ（L−ラクチド）」又は「ポリ（D−ラクチド）」は、短い鎖を含み、オリゴ（L−ラクチド）又はオリゴ（D−ラクチド）とも称され、それぞれのラクチドの長い鎖についても同様である。従って、ポリ（L−ラクチド）又はポリ（D−ラクチド）は、三つの繰り返しユニットを含む程度の短さであり得る。

しかしながら、好ましい実施形態によれば、機能化種に共有結合したポリ（L−ラクチド）又はポリ（D−ラクチド）鎖の重量平均分子量Mwは１〜４０kDaの範囲内であり、特に５〜３０kDaの範囲内であり、好ましくは１０〜２０kDaの範囲以上である。

機能化種をポリ（L−ラクチド）又はポリ（D−ラクチド）鎖により共有結合修飾することは、具体的には特定の求核性末端基を有するPLLA又はPDLAを、機能化種の特定の求電子性官能基と反応させること、又は、特定の求電子性末端基を有するPLLA又はPDLAを、機能化種の特定の求核性官能基と反応させることで行う。例として、末端チオール基を有するPDLAをメタクリレートで機能化されたゼラチンと反応させて、共役付加を解する求核性チオール基の求電子性メタクリレート基への特定の付加によりPDLAとゼラチンとの間に共有結合を形成する（図１）。チオールにより機能化されたPDLAは、ビス（２−ヒドロキシエチル）ジスルフィドを開始剤として使用するD,D−ジラクチドの開環重合と、結果として得られるPDLA-ビスルフィドをトリ（ｎ−ブチル）ホスフィンによって還元することにより合成することができる。メタクリレート基によるゼラチンの機能化は、具体的には、グリシジルメタクリレートによりゼラチン中に存在する１級アミノ基と反応させることで実施できる。

バルク材料

バルク材料は、第一のコモノマー由来の構成ユニット及び第二のコモノマー由来の構成ユニットを含有するコポリマーを含むか、当該コポリマーからなる。第一のコモノマーは、L−ラクチド（LLA）及びD−ラクチド（DLA）から選択され、オリゴ（L−ラクチド）（オリゴ−LLA）又はオリゴ（D−ラクチド）（オリゴ−DLA）シークエンスをコポリマー内で形成している。コポリマーは、第一及び第二のコモノマーのみからなるジコポリマーであり得る。あるいは、コポリマーは、一つ以上のコモノマーをさらに含み得る。

コポリマーは、実質的にランダム状、部分的にブロック状の構造を有している。ランダムコポリマーは、繰り返しユニットが任意の統計的分布をしており、混合溶液又はメルトからコモノマーを共重合させることにより得られる。用語「部分的にブロック状」は、コポリマーがオリゴ（L−ラクチド）又はオリゴ（D−ラクチド）のブロックシークエンスをいくつか含んでいることをそれぞれ意味する。従って、コポリマー中のオリゴ（L−ラクチド）又はオリゴ（D−ラクチド）のシークエンスは、対応するラクチドの繰り返しユニット三つを含む程度の短さであり得る。コポリマー中のオリゴ（L−ラクチド）又はオリゴ（D−ラクチド）のブロックシークエンスは、対応する相補的鎖、（すなわち機能化種に結合したポリ（D−ラクチド）又はポリ（L−ラクチド））とステレオコンプレックスを形成することを可能にする。

コポリマー中のブロックセグメントの長さの程度は、平均ダイアド比により表現することができる。ダイアド比は、コポリマー鎖中に存在する二つの異なるコモノマーにより形成されるヘテロダイマー（コモノマー１−コモノマー２）の数に対する、同じタイプのコモノマーのホモダイマー（コモノマー１−コモノマー１）の数のモル比である。ダイアド比は、¹H-NMR（核磁気共鳴）スペクトルにより決定することができる。本発明によれば、コポリマーは、（ラクチド−第二のコモノマー）ダイアドに対する（ラクチド−ラクチド）ダイアドのダイアド比が２．０：１以上であり、特に２．５：１以上である。ダイアド比が２．０：１より低いと、コポリマー中のオリゴラクチドブロックの発現が少なくなり、機能化種のポリラクチド鎖とのステレオコンプレックスの形成も少なくなる。好ましいダイアド比は、第二のコモノマーの選択により変化し得る。本発明の実施形態によれば、コポリマーの第二のコモノマーはε−カプロラクトンであり、好ましくは、ラクチド−ε−カプロラクトンダイアド（LA-CL）に対するラクチド−ラクチドダイアド（LA-LA）のダイアド比は２．５：１以上である。

実施形態において、バルク材料のコポリマー中のL−ラクチド又はD−ラクチドの重量含有量は、コポリマーの総重量に対して５５〜９０ｗｔ％の範囲内であり、特に５６〜６７ｗｔ％の範囲内であり、好ましくは６０〜６４ｗｔ％の範囲内である。コポリマー中のL-又はD−ラクチドの重量含有量が５５ｗｔ％未満である場合、合成中のオリゴラクチドブロクの形成が阻害され、表面層のポリラクチド鎖とのステレオコンプレックスの形成が少なくなり、結合力が弱くなることがあり得る。しかしながら、コポリマー中のL-又はD−ラクチドの重量含有量が９０ｗｔ％を超える場合、コポリマーのガラス転移温度Tgが上昇し、室温における材料がガラス状態、すなわち、材料が弾性を有していないことになる。

好ましい実施形態において、コポリマーの第二のコモノマーは、ε−カプロラクトンであり、バルク材料のコポリマーはポリ［（L−ラクチド）−co（ε−カプロラクトン）］及びポリ［（D−ラクチド）−co−（ε−カプロラクトン）］から選択される。

ポリ［（L−ラクチド）−co（ε−カプロラクトン）］又はポリ［（D−ラクチド）−co−（ε−カプロラクトン）］中のε−カプロラクトンの重量含有量は、コポリマーの総重量（１００ｗｔ％）に対して２５〜４７ｗｔ％の範囲内であり、特に３３〜４４ｗｔ％の範囲内であり、好ましくは３６〜４０ｗｔ％の範囲内である。コポリマー中のε−カプロラクトンの重量含有量が２５ｗｔ％未満である場合、コポリマーのガラス転移点Tgが上昇し、室温における材料がガラス状態、すなわち、材料が弾性を有していないことになる。しかしながら、コポリマー中のε−カプロラクトンの重量含有量が４７ｗｔ％を超える場合、合成中のオリゴ−ラクチドブロックの形成が阻害され、バルクコポリマーと表面上の機能化種のポリラクチド鎖との間のステレオコンプレックスの形成が少なくなるか全くなくなることがあり得る。

コポリマー中のε−カプロラクトンの機能は、使用される所望の温度、特に室温より十分に低いTgのアモルファス層を形成することである。この目的のため、コポリマーのアモルファス層中に存在するε−カプロラクトンの部分は、コポリマー中のε−カプロラクトンの総モル量の少なくとも２５mol%であり、好ましくは２７〜３３mol%の範囲内である。

コポリマーのポリ［（L−ラクチド）−co（ε−カプロラクトン）］又はポリ［（D−ラクチド）−co−（ε−カプロラクトン）］は、ε−カプロラクトンとL,L−ジラクチド又はε−カプロラクトンとD,D−ジラクチドのコモノマー混合物を所望の混合比により開環共重合させることによって合成することができる。

実施形態においてコポリマーは、特にポリ［（L−ラクチド）−co（ε−カプロラクトン）］及びポリ［（D−ラクチド）−co−（ε−カプロラクトン）］から選択される場合、重量平均分子量（Mw）が少なくとも８０kDa、好ましくは少なくとも１００kDaである。８０kDa以上という高い分子量は、ポリマー鎖の絡まりを増加させることにより材料の弾性を向上させる。第一のポリマー成分の分子量の上限は、材料の物性の観点から特段限定されるものではない。しかしながら、コポリマーの標準的な合成方法では３００kDaより大きな分子量Mwを達成することは困難であり得る。重量平均分子量Mwは、普遍的に較正されたゲル浸透クロマトグラフィー（GPC）により測定できる。

本発明の特定の実施形態において、バルク材料は、前述のコポリマー、及び当該コポリマーとは異なる、ポリ（L−ラクチド）、ポリ（D−ラクチド）、ポリ［（L−ラクチド）−co（ε−カプロラクトン）］、及びポリ［（D−ラクチド）−co−（ε−カプロラクトン）］から選択される第二のポリマー成分を含むブレンドを含むか、当該ブレンドからなる。ここで、当該コポリマーと第二のポリマーは、得られるポリマーブレンドがL−ラクチド由来の構成ユニットとD−ラクチド由来の構成ユニットの組み合わせを含むように選択されている。そのようなポリマーブレンドでは、ステレオコンプレックスは表面層だけでなくバルク材料内にも形成される。これらのステレオコンプレックスは、物理的に（非共有結合により）ポリマー鎖を架橋するネットポイントとして機能する結晶を形成し、材料に高い弾性を付与し、形状安定性を与える。

実施形態において、ポリマーブレンドの第二のポリマー成分は、PLLA及びPDLAから選択される。この場合、その重量平均分子量Mwは、好ましくは１〜４０kDaの範囲内であり、好ましくは２〜２０kDaの範囲内である。第二のポリマー成分の分子量を４０kDa未満とすることで、ブレンド内での第二のポリマー成分の流動性が向上する。第二のポリマー成分の対応のPLLA−又はPDLA−鎖がバルク材料内で結晶の形成に際して核形成部位として機能し、流動性が向上されることにより結晶の形成速度がより速くなり、結晶の伝搬が速くなる。他方、第二のポリマー成分の分子量を１kDaより大きくしておくことで、バルク材料内のステレオコンプレックスの大きさが向上し、よってその安定性も向上する。

第二のポリマー成分は、モノマーのL,L−ジラクチド又はD,D−ジラクチドを、それぞれ開環重合によってホモ重合させることにより合成できる。第二のポリマー成分がポリ［（L−ラクチド）−co（ε−カプロラクトン）］又はポリ［（D−ラクチド）−co−（ε−カプロラクトン）］から選択される場合には、その合成はポリマーブレンドの第一の成分について記載したものと同様にして行うことができる。

第二のポリマー成分として使用される際のP（LLA−co−CL）又はP（DLA−co−CL）のさらなる物性は、第一成分と同様の事情が生じる。

実施形態において、ポリマーブレンドは、８０〜９９ｗｔ％の第一のコポリマーと１〜２０ｗｔ％の第二のポリマー成分を含むか、これらからなる。より好ましくは、ポリマーブレンドは、８５〜９７ｗｔ％の第一のコポリマーと３〜１５ｗｔ％の第二のポリマー成分を含むか、これらからなる。さらにより好ましくは、ポリマーブレンドは、９０〜９５ｗｔ％の第一のコポリマーと５〜１０ｗｔ％の第二のポリマー成分を含むか、これらからなる。両成分の混合比を調節することにより、バルク材料の機械特性を、所望の用途に応じて調節することができる。また、ブレンド中の第二のポリマー成分の含有量が２０ｗｔ％より多い場合、当該第二のポリマー成分が低分子量であれば材料は脆くなる。さらに、１ｗｔ％より少ない場合や２０ｗｔ％より多い場合には、破断伸びが低下する。従って、第二のポリマー成分の重量含有量が１〜２０ｗｔ％の範囲内、特に約１０ｗｔ％である場合、最も高い弾性率を与える。

本発明の好ましいポリマーブレンドは、ポリ［（L−ラクチド）−co（ε−カプロラクトン）］及びポリ（D−ラクチド）［P（LLA−co−CL）／PDLA］を含むブレンド、ポリ［（D−ラクチド）−co−（ε−カプロラクトン）］及びポリ（L−ラクチド）［P（DLA−co−CL）／PLLA］を含むブレンド、並びにポリ［（L−ラクチド）−co（ε−カプロラクトン）］及びポリ［（D−ラクチド）−co−（ε−カプロラクトン）］［P（LLA−co−CL）／P（DLA−co−CL）］を含むブレンドから選択される。

ポリマーブレンドは、コポリマーと第二のポリマー成分を前述の目標とする混合比で混合することで容易に調製できる。この目的のために、適切な溶媒に一の成分を所望の重量比で添加し、混合し、混合ポリマー化合物の溶液を得ることができる。溶媒はその後除き得る。あるいは、一の成分を個別に適切な溶媒に溶解し、続いて溶液を混合し、その後溶媒を除くこともできる。所望であれば、溶媒を除く前に、混合溶液を成形したオブジェクトに加工することができる。適切な溶媒中の混合溶液において、限定されない例として１，１，１，３，３，３−ヘキサフルオロイソプロパノール又はクロロホルムにおいて、ステレオコンプレックスは形成されず、よってポリマーブレンドを含む溶液の加工が容易となる。溶媒を除いた後で初めてステレオコンプレックスが形成され、ポリマーブレンド中に結晶ドメインが形成されることにより高い弾性と安定性が材料に付与される。

室温におけるバルク材料のポリマーブレンドは、高弾性であり、超弾性であるとすら言える。また、材料は、高い形状安定性を有している。形状安定性は、変形力を解除した後に、初期形状に戻る能力の程度を意味する。ブレンドは、好ましくは２５℃において４００〜１０００％の範囲内の破断伸びを有する。破断伸びは、薄膜及び／又は電界紡糸されたマットで一軸引張試験を行うことにより決定できる。さらに、本発明に係るポリマーブレンドは、２５℃において２５〜１５０MPaの範囲内の弾性率を有する（バルクポリマー）。弾性率は、薄膜及び／又は電界紡糸されたマットで一軸引張試験を行うことにより決定できる。

ポリマーブレンドは、任意の標準的な成形技術により、三次元のオブジェクトに加工することもできる。例えば、ブレンド内のステレオコンプレックスPLLA／PDLAが、ブレンドを溶解させた際に開裂されるという事実に基づけば、材料は、ポリマーブレンドを適切な溶媒中に溶解し、溶液を所望の形状に合わせ、それから溶媒を除くことで容易に加工できる可能性がある。溶媒を除いた後では、室温において、又はPLAのTgより高い温度（≧５０℃）にまで昇温したアニール後でも容易にステレオコンプレックスが形成され、所望の三次元形状を有する高弾性のオブジェクトが得られる。

表面が機能化されたポリマーオブジェクト

本発明に係る表面が機能化されたポリマーオブジェクトは、任意の形状を有し得、多孔性の、又は密な（非多孔性の）構造を有し得る。

図１に示されるように、本発明に係る表面が機能化されたポリマーオブジェクト１０は、バルク材料１１と、バルク材料１１の表面に配置された機能化種を含む表面層１２とを含む。

例えば、オブジェクト１０は、バルク材料１１のフィルムであり得、図１Ａに示されるようにフィルムの一方の面が表面層１２で覆われている。あるいは、表面層１２は、フィルムの両面に付与されていてもよい（図示せず）。

好ましい実施形態において、バルク材料１１は、図１Ｂに示されるように、表面層１２によりコーティングされた繊維の形態を有している。繊維は、０．５〜１０μｍの範囲内、特に１〜５μｍの範囲内、好ましくは１．３〜３μｍの範囲内の平均繊維径を有している。繊維径は、電界紡糸工程のパラメータを変化させることにより制御することができる。

より巨視的スケールで見ると、本発明に係る表面が機能化されたポリマーオブジェクトは、図１Ｂに示される表面が機能化された繊維により形成された多孔性の不織性構造を有し得る。典型的には、平均細孔径は、前述の電界紡糸工程のパラメータを変化させることにより数百ナノメートル〜数百マイクロメートルの範囲内に制御することができる。実施例において、平均細孔径は１μｍ〜２００μｍの範囲内にある。不織性のオブジェクトは、多孔性であるため、実質的に高い弾性（破断伸び）を対応するポリマーブレンドに対して有しているが、E−モジュラスは低く、典型的には数MPaの大きさである。実施形態において、オブジェクトは２５℃において２５０〜８５０％の範囲内、特に３５０〜７００％の範囲内の破断伸びを有している。さらなる実施形態において、オブジェクトは２５℃において０．３〜５MPaの範囲内、特に０．５〜１．５MPaの範囲内の弾性率を有している。

表面が機能化されたポリマーオブジェクトの製造方法

実施形態において、表面が機能化されたポリマーオブジェクトは、二つの工程により製造することができ、これにはバルク材料に、鋳造又は電界紡糸のような一般的な成形技術を適用することにより任意の所望の形状（フィルム、繊維、その他）に成形すること；続いて、ポリ（D−ラクチド）又はポリ（L−ラクチド）により共有結合で修飾された機能化種の溶液でバルク材料の表面を機能化することが含まれる。表面の機能化は、任意の技術、例えば滴下、スプレー、浸漬コーティング等により完成させることができる。溶媒の存在は、ポリマー鎖に十分な流動性を付与させることができ、明確なステレオコンプレックスの形成を可能にする。

しかしながら、本発明に係る表面が機能化されたポリマーオブジェクトの有利な実施形態は、図１Ａに示されるように同軸電界紡糸により表面が機能化された繊維が形成される。

この方法は、以下の工程：
第一のコモノマー及び第二のコモノマーに由来する前記コポリマー（又は異なるポリマーとのブレンド）の第一の溶液を調製し、前記第一のコモノマーは、L−ラクチド及びD−ラクチドから選択され、前記コポリマー中でオリゴ（L−ラクチド）又はオリゴ（D−ラクチド）を形成しており、
少なくとも一鎖のポリ（D−ラクチド）又はポリ（L−ラクチド）が共有結合されている前記機能化種の第二の溶液を調製し、
前記第一及び第二の溶液を同軸電界紡糸に処して前記コポリマー（又は異なるポリマーとのブレンド）のコア及び前記機能化種の表面層（覆い）を有する繊維を製造する
ことを含む。

最初の工程では、コポリマー（又はそのブレンド）を溶解可能な任意の溶媒又は溶媒混合物を用いることができる。一つの例において、溶媒はヘキサフルオロイソプロパノール（HFIP）である。機能化種を溶解させるための溶媒は、コポリマーについて用いられるものと同じであってもよく、異なる溶媒であってもよい。

電界紡糸する工程では、コポリマー又はそのブレンドから繊維が形成される。電界紡糸装置は、第一及び第二の溶液を保存するための別の貯蔵器（典型的にはシリンジ）を含む。両方の貯蔵器は、同軸針に流動的に結合しており、第一の溶液は内側のチューブに結合しており、第二の溶液は円状の外側のチューブに結合している。コレクターは、針先から所定の距離に位置し、ターゲットとして機能する。針とコレクターとの間に電圧が印加される。同軸電界紡糸の間、ポリマー溶液は針を押し通され、電圧により荷電され、電場中でコレクターへ向けて加速される。

表面が機能化されたポリマー繊維は、コレクター上に堆積され得る。コレクターの形状は、本工程において形成されるオブジェクトの形状を決定する。例えば、コレクターは単純に平らなプレートであり得る。この場合、平らな不織性の繊維構造が形成される。しかしながら、より複雑な形状を製造するためには、コレクターは形成されるオブジェクトの形状の型として機能するような形状を有し得る。また、コレクターは、針先に対して動かない静的なものであり得る。実施形態において、コレクターは可動性のものであり得、針先に対して二つ又は三つの方向及び／又は回転可能であることにより、コレクターを移動させて複雑な三次元構造を形成可能となる。

同軸電界紡糸の際のあらゆる工程パラメータは、繊維の物性を制御するために変化させることができる。工程パラメータは、大気の湿度、針とコレクターに印加される電圧、針とコレクターとの間の距離、ポリマー溶液のポリマー濃度、ポリマー溶液の溶媒、針を通るポリマー溶液の流速、針先の形状、コレクターの回転速度等を含む。

好ましい実施形態において、電界紡糸中の工程パラメータは、溶媒が速く蒸発するように選択される。他の実施形態においては、電界紡糸中の工程パラメータは、ステレオコンプレックスの形成を制御するように選択される。さらに別の実施形態においては、電界紡糸中の工程パラメータは、紡糸された繊維とその形成された構造がエントロピー緩和により縮むのを最小にするように選択される。

繊維を堆積させた後、このようにして形成されたオブジェクトに熱処理を施してもよく、この際の温度は好ましくは６０〜１２０℃の範囲内である。熱処理はステレオコンプレックスの形成を補助し、結晶性を向上させる。

実施例

本発明を、特定の実施例によりさらに説明する。ここで、ラクチドベースのコポリマーブレンドが、ゼラチンを機能化種として機能化された。ゼラチンで機能化された繊維は、同軸電界紡糸により製造され、その細胞毒性がさらに分析された。

PDLAで機能化されたゼラチンの調製
ゼラチンの機能化を次のように行った。図２に概略が示されるように、ゼラチンをグリシジルメタクリレート（GMA）と反応させ、次いで低分子PDLA−チオール（Mn＝１５ kgmol^-1）と共有結合カップリングさせた。PDLA−チオールは、ビス（２−ヒドロキシエチル）ジスルフィドを開始剤とするD,D−ラクチドの開環重合、次いで得られたPDLA−ビスルフィドのトリ（ｎ−ブチル）ホスフィンによるPDLA−チオールへの還元により合成した。

グリシジルメタクリレートで機能化されたゼラチン（GMA−ゼラチン）の合成の典型的なプロトコルは以下の通りである：
pH９．６のカーボネート／バイカーボネート緩衝液（５０mM）中のゼラチン（タイプＡ、ブタの皮膚由来、低エンドトキシン含有量、〜２９０ブルーム、３１２μmolＮＨ_２／ｇ（TNBS−アッセイ）、３０．１ｇ）の１０ｗｔ％溶液を、１０００mL丸底フラスコ中で５０℃において撹拌し、完全に溶解させた（約１時間）。グリシジルメタクリレート（GMA）（３１．５mL、３２．８ｇ、０．２３mmol）を滴下し、得られた混合物を５０℃において３時間撹拌した。生成物を７倍量の過剰エタノール中で穏やかに撹拌しながら析出させ、一晩浸し、濾過してエタノールで洗浄した。析出したゼラチンを小片に切断し、減圧下において４０℃で乾燥させた。GMA−ゼラチンの収量は、典型的には２７〜２８ｇの範囲内であった。GMA−ゼラチンのTNBS−アッセイは、通常、ｇ当たり１６０〜１７５μmolのメタクリレート基を与えた（５０〜５５％の機能化＝４５〜５０％の残存ＮＨ_２基）。

PDLAで機能化されたゼラチン（PDLA−ゼラチン）の合成の典型的なプロトコルは以下の通りである：
５００mL丸底フラスコに、GMA−ゼラチン（０．５cmの小さな塊に切断、５．００ｇ、約０．８４mmolのメタクリル基）。HFIP（２１０mL）を加え、混合物を４８℃において３日間激しく撹拌してゼラチンの塊を溶解させ、濁った均一なスラリーを得た。調製したてのHFIP（５０mL）中のPDLA−チオール（１０．０ｇ、約０．６３mmolのチオール基）を混合物に加え、激しい撹拌を４８℃において２２時間続けた。反応混合物を、激しく撹拌したCHCl₃（２０００mL）にゆっくりと注いだ。上澄みをデカンテーションした後、水（２００〜２５０mL）を、析出したスラリーに加え、得られた混合物を激しく４８℃で（＞４００rpm）数時間撹拌し、その間、残留有機溶媒を蒸発させ、撹拌を４８℃において一晩続けて乳状溶液を得た。過剰量のPDLA（ゼラチンに共有結合していない）を遠心分離により析出させ、上澄みを凍結乾燥させて減圧下で乾燥させることで生成物を得た。PDLA−ゼラチンの収量は、典型的には約５ｇであった。機能化の程度は、¹H-NMR分光法により決定し、典型的には約３０％のメタクリレート基がPDLA−チオールと反応していた。

PDLA−ジスルフィドの合成の典型的なプロトコルは以下の通りである：
５００mLシュレンクフラスコにD,D−ジラクチド（１００．０ｇ、６３９．８mmol）をアルゴン雰囲気下において添加し、１３３℃に予熱したオイルバス中に入れた。ジラクチドを磁気撹拌し、無色のメルトを得た。ビス（２−ヒドロキシエチル）ジスルフィド（５０５mg、３．２７mmol）を、シリンジを介して加え、混合物の撹拌を１３３℃において５分間持続し、次に無水THF中のSn(oct)₂（１１２mg、０．２７８mmol、例えば約５．０５mLのTHF溶液とc＝２２．３mg/mL）の希釈溶液を滴下し、得られた混合物を１時間１３３℃において撹拌し、その間でメルトの粘度が非常に高くなり、固体化した。粗生成物を室温にまで冷却させ、４００mLのクロロホルムに溶解させ（５０℃で２４時間）、１０倍量の過剰メタノール中で析出させた。得られた析出物を、減圧下において６０℃で乾燥させた。PDLA−ビスルフィドの収量は、典型的には約９５ｇであり、数平均分子量（Mn）を分析し、約３０kg・mol^-1であることが¹H-NMRにより決定された（普遍的に較正されたGPCにより決定した場合２５kg・mol^-1）。

PDLA−チオールの合成の典型的なプロトコルは以下の通りである：
５００mLシュレンクフラスコにPDLA−ジスルフィド（２５．０ｇ、０．８２mmol）及びクロロホルム（４００mL）をアルゴン雰囲気下において添加した。反応混合物を１時間、透明な溶液が得られるまで磁気撹拌した。５．０mLのトリ（ｎ−ブチル）ホスフィンを、シリンジを介して加え、１時間室温において撹拌し続けた。粗生成物を含有する溶液を、１０倍量の過剰冷ｎ−ヘキサン中で析出させた。得られた析出物を減圧下において６０℃で乾燥させた。PDLA−チオールの収量は、典型的には約２４〜２５ｇであり、数平均分子量（Mn）を分析し、約１５kg・mol^-1であることが¹H-NMRにより決定された（普遍的に較正されたGPCにより決定した場合１７kg・mol^-1）。

コポリマーブレンド成分［P（LLA−co−CL）６７／３３及びPDLA−１６k］の調製並びに対応するブレンド９５：５w/wの特性評価

コポリマー［P（LLA−co−CL）６７／３３］の合成は、２−エチルヘキサン酸すず（II）(Sn(oct)₂)により触媒されたメルト中のε−カプロラクトン及びL,L−ジラクチドの混合物の開環重合を以下のようにして実施した：炎により乾燥させた５００mL３口フラスコ（磁気撹拌子、ゴムセプタム、PTFEバルブ及びガラス栓を備える）に、アルゴン雰囲気下でL,L−ジラクチド（６０．０ｇ、４１６mmol）及び蒸留により精製したε−カプロラクトン（４０．０ｇ、３５０mmol）を加えた。反応容器を、予熱したオイルバス（１４０℃）に入れ、混合物を磁気撹拌して完全に溶融／溶解させた。次に無水THF中のSn(oct)₂（２２．２８mg/mL Sn(oct)₂の濃度、５．６mL）の希釈溶液を滴下し、得られた混合物を５３時間１４０℃において撹拌して、高い粘度のポリマーメルトとした。粗生成物の一部である約１０ｇほどを反応容器の中央から除いて分析した。その後反応容器をオイルバスから除去し残留する粗生成物を室温まで冷却し、クロロホルム（ｃ＝５０g/L）に溶解し、続いて１０倍量の過剰メタノール中で析出させた。析出物を減圧下において６０℃で乾燥させた。精製したコポリマーの収量は約６９ｇであった。コポリマー中のコモノマーのモル比LLA：CL＝６７／３３は、¹H-NMR分光法によって、ラクチドに由来するCH−部位のピーク積分（５．０６〜５．２０ppm）及びε−カプロラクトンに由来するCH₂−部位のピーク積分（４．０２〜４．１５ppm）を比較して決定した。精製前に粗生成物から一部取り除いたため、精製したコポリマーのLA/CL比は、合成において仕込んだモノマー比（LA/CL＝７０／３０）とは異なっていた。粗重合生成物は、反応容器の中央においてはLAが多いコポリマー、反応容器の壁のそばではCLが多いコポリマーとなっており、LA及びCLユニットについて異なる分布を示した。精製物（溶解及び析出後）は、LA及びCLユニットについて均一な分布を示した。ダイアド比（DR）のLA-LA／LA-CL＝３．０：１は、¹H-NMR スペクトルにおけるLA−LAダイアドに関連したシグナル（５．１３〜５．２０ppm）及びLA−CLダイアドに関連したシグナル（５．０７〜５．１３ppm）をそれぞれ積算し、積算された強度を比較することで決定した。

精製コポリマーのガラス転移温度（Tg）、−１０℃は、示差走査熱量測定（DSC、第二加熱サイクル）によって決定した。コポリマーの重量平均分子量（Mw）、１４５±７kg mol^-1は、普遍的に較正されたゲル浸透クロマトグラフィー（GPC）によって決定した。

PDLA−１６Kの合成は、２−エチルヘキサン酸すず（II）(Sn(oct)₂)により触媒されたメルト中のD,D−ジラクチドの開環重合を以下のようにして実施した：
炎により乾燥させた５００mLシュレンクフラスコ（磁気撹拌子、NS２９ゴムセプタム及びPTFEバルブを備える）に、アルゴン雰囲気下でD,D−ジラクチド（２０ｇ、１３８．７mmol）を加えた。反応容器を、予熱したオイルバス（１３５℃）に入れ、混合物を磁気撹拌して完全に溶融させた。無水１−ヘキサノール（１８８mg、１．８４mmol）を、シリンジを介して撹拌したジラクチドのメルトに滴下した。５分後、無水THF中のSn(oct)₂（２２．２８mg/mL Sn(oct)₂の濃度、１．０mL）の希釈溶液を滴下し、得られた混合物を１時間１３５℃において撹拌して、高い粘度のポリマーメルトとし、反応の終わりに近づくにつれて固化した。反応容器をオイルバスから除き、粗生成物を室温まで放冷し、クロロホルムに溶解し（２５０g/L）、続いて１０倍量の過剰冷メタノール中で析出させた。析出物を減圧下において６０℃で乾燥させた。精製したPDLA−１６Kの収量は１８ｇであり、重量平均分子量はGPC（ユニバーサル較正）により１６±２kg mol^-1であると決定された。

バルクポリマーブレンド［P（LLA−co−CL）６７／３３＋PDLA−１６K ９５：５ w/w］の物性を評価するため、溶液キャスト膜を以下のようにして作成した：５７０mgのP（LLA−co−CL）６７／３３及び３０mgのPDLA−１６Kを、１２mLのクロロホルムに加えた。混合物を５８℃で７００rpmにて２時間サーモミキサーを用いて撹拌した。得られた溶液を室温まで冷却し、PDFE蒸発皿に注いだ。皿をアルミニウム箔でしっかりと覆い、フードの下で数日間置いて溶媒を蒸発させ、続いて減圧下において６０℃で一晩乾燥させた。得られたポリマーブレンドフィルムは、９５±７μｍの厚さを有していた。

フィルムの特性評価を、一軸引張試験を用いて行い、バルクポリマーブレンド.の機械的特性を決定した。材料は、E＝２６±２MPaの弾性率、σ_max＝２４±５の引張強さ、及びε_b＝８８９±８３％の破断伸びを示した。ポリマーブレンドフィルムの総結晶性、２４．９±０．３％は、広角X線散乱（WAXS）により決定され、［P（LLA−co−CL）６７／３３及びPDLA−１６KのオリゴLLAセグメントのステレオコンプレックスに由来する結晶のシグナルが２θ＝１２°及び２１°に観測された（２θ＝１７°及び１９°に観測されたオリゴ−LLAホモ結晶に対応するシグナルに加えて観測された）。

同軸電界紡糸による、表面が機能化されたポリマー繊維マット（パッチ）の製造
ヘキサフルオロイソプロパノール中の［９５：５ w/wのP(LLA−co−CL)６７／３３及びPDLA−１６k］のポリマーブレンドの第一の溶液（８％重量／体積（w/v））を、室温において磁気撹拌させて調製した。ヘキサフルオロイソプロパノール中のPDLA−ゼラチンの第二の溶液（１％w/v）も同様に調製した。両溶液を同時に同軸電界紡糸に処した。紡糸パラメータは、表１に示される通りである。

得られた生成物は、電界紡糸された繊維の多孔性の不織性パッチであり、走査型電子顕微鏡（SEM）画像（図３）から決定される平均繊維径は、１．４±０．３μｍであった。ラクチドベースのポリマーブレンド［９５：５ w/w P(LLA−co−CL)６７／３３＋PDLA−１６k］のインナーコアと機能化種（PDLA−ゼラチン）の薄い外層を有する繊維の構造が図１Ｂに示される。

パッチは、減衰全反射フーリエ変換赤外分光法（ATR−FTIR）により分析された。機能化された同軸電界紡糸された材料のATR−FTIRスペクトルは、機能化されていない電界紡糸された純ポリマーブレンド［９５：５ w/w P(LLA−co−CL)６７／３３＋PDLA−１６k］との比較として図４に示される。約１６４５ｃｍ^−１及び１５４０ｃｍ^−１に見られる追加的な小さなバンドは、タンパク質（ゼラチン）のアミドI及びIIのカルボニル振動に対応するものであり、よってポリマー繊維の表面にゼラチンが存在することを証明している。

このような同軸電界紡糸されたパッチの広角X線散乱（WAXS）パターンを図５に示す。２θ＝１２°におけるシグナル（矢印で表示）は、オリゴ−LLA/PDLAステレオコンプレックスの存在を裏付けるものである。

細胞毒性試験

前述のようにして製造された同軸電界紡糸されたパッチは、DIN EN ISO 10993-5 及び 10993-12 （間接試験）に規定される細胞毒性試験に合格した。パッチのサンプルは、細胞培養培地で３７℃において７２時間インキュベートし、抽出物をL929細胞（マウス線維芽細胞）の培養に使用した。ポリスチレンを、ネガティブ及びポジティブコントロール試験で使用した。

図６に示されるように、細胞は高い生存率を維持した。さらに、透過位相差顕微鏡で観察されたように、細胞は形態学的な変化をほとんど示さなかった（図７）。有意な乳酸デヒドロゲナーゼ（LDH）放出（図８、上）は観測されず、高いミトコンドリア活性（図８、下）が観測された。

要約すると、データによって同軸電界紡糸されたパッチの医療用途における適性が確認された。

Claims

表面が機能化されたポリマーオブジェクト（１０）であって、
第一のコモノマー由来の構成ユニット及び第二のコモノマー由来の構成ユニットを含有するコポリマーを含み、前記第一のコモノマーはL−ラクチド及びD−ラクチドから選択され、オリゴ（L−ラクチド）又はオリゴ（D−ラクチド）シークエンスを前記コポリマー内で形成しており、前記コポリマーは、実質的にランダム、部分的なブロック構造を有しており、（ラクチド−第二のコモノマー）ダイアドに対する（ラクチド−ラクチド）−ダイアドのダイアド比が少なくとも２．０：１である、バルク材料（１１）と、
前記バルク材料（１１）の表面に配置され、機能化種及び前記機能化種に共有結合された少なくとも一鎖のポリ（D−ラクチド）又はポリ（L−ラクチド）を含み、前記少なくとも一鎖は、オリゴ（L−ラクチド）セグメントがコポリマー中に存在する場合にはポリ（D−ラクチド）であり、オリゴ（D−ラクチド）セグメントがコポリマー中に存在する場合には（L−ラクチド）である、表面層（１２）と、を含み、
前記表面層（１２）は、前記バルク材料（１１）に、前記機能化種の前記ポリ（D−ラクチド）鎖と前記コポリマー内に含有される前記オリゴ（L−ラクチド）シークエンスの間に形成されたステレオコンプレックスを介して結合しているか、前記機能化種の前記ポリ（L−ラクチド）鎖と前記コポリマー内に含有される前記オリゴ（D−ラクチド）シークエンスの間に形成されたステレオコンプレックスを介して結合している、
表面が機能化されたポリマーオブジェクト。
請求項１に記載の表面が機能化されたポリマーオブジェクトであって、前記表面層（１２）の機能化種が、合成ポリマー、及びタンパク質、多糖類、糖タンパク質、プロテオグリカン、核酸等のバイオポリマー、を含むマクロ分子であるか、又は合成ポリマー及びバイオポリマーを含む低分子量分子である、表面が機能化されたポリマーオブジェクト。
請求項１又は２に記載の表面が機能化されたポリマーオブジェクトであって、前記機能化種が、共有結合されたポリ（D−ラクチド）又はポリ（L−ラクチド）を２鎖以上有している、表面が機能化されたポリマーオブジェクト。
請求項１〜３のいずれか１項に記載の表面が機能化されたポリマーオブジェクトであって、前記バルク材料（１１）の前記コポリマーの（ラクチド−第二コモノマー）ダイアドに対する（ラクチド−ラクチド）ダイアドのダイアド比が、少なくとも２．５：１である、表面が機能化されたポリマーオブジェクト。
請求項１〜４のいずれか１項に記載の表面が機能化されたポリマーオブジェクトであって、前記コポリマー中のL−ラクチド又はD−ラクチドの重量含有量が、前記コポリマーの総重量に対して５５〜９０ｗｔ％の範囲内であり、特に５６〜６７ｗｔ％の範囲内であり、好ましくは６０〜６４ｗｔ％の範囲内である、表面が機能化されたポリマーオブジェクト。
請求項１〜５のいずれか１項に記載の表面が機能化されたポリマーオブジェクトであって、前記バルク材料（１１）のコポリマーが、ポリ［（L−ラクチド）−co（ε−カプロラクトン）］及びポリ［（D−ラクチド）−co−（ε−カプロラクトン）］から選択される、表面が機能化されたポリマーオブジェクト。
請求項１〜６のいずれか１項に記載の表面が機能化されたポリマーオブジェクトであって、前記コポリマーの重量平均分子量Mwが、少なくとも８０kDaであり、好ましくは少なくとも１００kDaである、表面が機能化されたポリマーオブジェクト。
請求項１〜７のいずれか１項に記載の表面が機能化されたポリマーオブジェクトであって、
前記バルク材料（１１）は、ブレンドを含み、
前記ブレンドは、前記コポリマー、並びに、当該コポリマーとは異なり、ポリ（L−ラクチド）、ポリ（D−ラクチド）、ポリ［（L−ラクチド）−co（ε−カプロラクトン）］、及びポリ［（D−ラクチド）−co−（ε−カプロラクトン）］から選択される第二のポリマー成分を含み、
前記コポリマー及び前記第二のポリマー成分は、得られるポリマーブレンドが、L−ラクチド由来の構成ユニットとD−ラクチド由来の構成ユニットの組み合わせを含むように選択される、表面が機能化されたポリマーオブジェクト。
請求項８に記載の表面が機能化されたポリマーオブジェクトであって、前記ブレンドが、８０〜９９ｗｔ％の前記コポリマーと１〜２０ｗｔ％の前記第二のポリマー成分を含むか、これらからなり、好ましくは、９０〜９５ｗｔ％の前記コポリマーと５〜１０ｗｔ％の前記第二のポリマー成分を含むか、これらからなる、表面が機能化されたポリマーオブジェクト。
請求項８又は９に記載の表面が機能化されたポリマーオブジェクトであって、前記第二のポリマー成分の重量平均分子量Mwが、２〜２０kDaの範囲内である、表面が機能化されたポリマーオブジェクト。
請求項８〜１０のいずれか１項に記載の表面が機能化されたポリマーオブジェクトであって、前記ポリマーブレンドの２５℃における破断伸びが、４００〜１０００％の範囲内であり、及び／又は２５℃における弾性率が、２５〜１５０MPaの範囲内である、表面が機能化されたポリマーオブジェクト。
請求項１〜１１のいずれか１項に記載の表面が機能化されたポリマーオブジェクトであって、前記バルク材料（１１）が、表面層（１２）によりコーティングされた繊維の形態を有している、表面が機能化されたポリマーオブジェクト。
請求項１２に記載の表面が機能化されたポリマーオブジェクトであって、前記繊維の平均繊維径が、０．５〜１０μｍの範囲内であり、好ましくは１〜５μｍの範囲内であり、好ましくは１．３〜２μｍの範囲内である、表面が機能化されたポリマーオブジェクト。
請求項１〜１３のいずれか１項に記載の表面が機能化されたポリマーオブジェクトの製造方法であって、
第一のコモノマー及び第二のコモノマーに由来する前記コポリマーの第一の溶液を調製し、前記第一のコモノマーは、L−ラクチド及びD−ラクチドから選択され、前記コポリマー中でオリゴ（L−ラクチド）又はオリゴ（D−ラクチド）を形成しており、
少なくとも一鎖のポリ（D−ラクチド）又はポリ（L−ラクチド）が共有結合されている前記機能化種の第二の溶液を調製し、
前記第一及び第二の溶液を同軸電界紡糸に処して前記コポリマーのコア（１１）及び前記機能化種の表面層（１２）を有する繊維を製造する
ことを含む、製造方法。